重金屬污染土壤修復技術研究

蔣育

摘 要：隨著我國國民經濟的快速發展，我國的重工業也進入蓬勃發展階段，但這些重工業企業不可避免地會給生活環境帶來一定的污染，其生產中所產生的一些重金屬污染物通過排放和累積進入土壤，從而造成土壤重金屬污染。重金屬污染的土壤不僅在農業方面造成農產品產量下降，品質不佳，而且會在食物鏈中富集，從而進入人體，危害人類的身體健康。另一方面，重金屬污染所特有的隱蔽性、富集性、長期性和不可逆性等特點，也為土壤重金屬污染的治理增加了難度，使其成為國際上的一個重點和難點。本文基于重金屬污染土壤修復技術展開論述。

關鍵詞：重金屬污染;土壤修復;技術應用

引言

土壤是保障我國農業可持續發展至關重要的自然資源，也是生態和環境保護的重要對象。聯合國糧農組織《世界土壤資源狀況》（2015）報告：全球土壤資源狀況不容樂觀，土壤條件惡化的情況超過其改善的情況，“土壤污染”已成為全球土壤功能退化所面臨的最主要的威脅之一。中國是土壤資源高度約束型國家。按農業人口算，目前我國人均耕地面積不足世界平均值的1/2，且總體質量不高，中國中低產田約占耕地總面積70%;改革開放近40年來，我國農業實施高效集約化生產，取得了巨大成就，7大類糧食增產2.0-26倍，但農業高度集約化生產所帶來的農田土壤環境問題已逐漸凸顯。

1 土壤重金屬污染的特點

土壤重金屬污染與水污染、大氣污染等不同，治理難度更大。特點主要包括：1）隱蔽性。土壤中的重金屬污染不能被人體感官識別，只能通過檢測分析才能發現。2）累積性。重金屬在土壤中遷移速率很慢，導致土壤中的重金屬含量不斷增加。3）不可降解性。與土壤中有機污染物不同，土壤中的重金屬不能被有效降解，而只能通過處理，從一種狀態轉化為另一種狀態。4）分布不均勻性。由于土壤流動性差，重金屬在土壤中擴散、遷移困難，所以土壤中重金屬分布不均勻，土壤中重金屬空間差異大。5）地域性。重金屬污染多發生在礦山、冶煉、化工及電鍍行業周圍，不同地域的重金屬濃度、種類均差異顯著。

2 土壤重金屬污染的危害

目前，我國受重金屬污染的耕地達到2000萬公頃，重金屬污染導致每年糧食產量減少1000萬噸以上，被重金屬污染的糧食超過1200萬噸，造成的經濟損失超過200億元。而且土壤中重金屬過量會抑制植物體內的SOD、CAT酶活性，導致植物代謝紊亂，感官品質下降等。土壤中的重金屬很容易進入食物鏈，并通過食物鏈在人體內富集。重金屬進入人體后會造成人體機能紊亂。例如重金屬鉛會造成人體神經系統、造血系統及消化系統等損傷;汞中毒會引起頭暈疲乏、運動失調、精神失常等癥狀;鎘會導致軟骨癥、全身疼痛，甚至致癌。因此，采取有效措施來改善土壤重金屬污染迫在眉睫。

3 重金屬污染土壤修復方法

3.1 工程措施

3.1.1電動技術

電動修復技術主要利用直流電場的作用，對土壤中的重金屬離子及其他游離離子進行分離和收集。該方法的優點是在不對土壤結構造成破壞的前提下，可以有效地控制污染物的流向，特別適合于低滲透的黏土和淤泥，可以有效地對土壤中的鉻、鉛等重金屬污染進行控制，使其污染殘留率低于10%。

3.1.2電熱技術電熱修復技術利用高頻電壓釋放的電磁波產生的熱量，對受污染的土壤進行加熱，進而分理土壤中具有揮發性的重金屬。例如，重金屬元素汞、硒具有揮發性，分離時可以采用該方法。此外，該技術還可以通過高溫高壓降低重金屬污染土壤的生物可利用性，進而阻止土壤重金屬污染的遷移。

3.2 動物修復技術

動物修復技術是利用土壤中低級生物，如蚯蚓、鼠類等可以吸收鎘的個性，可以在很大程度上降低污染土壤中鎘含量，達到土壤修復目標。當今利用動物修復鎘污染土壤還處于實驗室階段，在實驗中發現蚯蚓有很強的鎘富集能力，富集量和蚯蚓培養時間成正比。但由于低等生物生長環境限制，動物修復效果并不理想。

3.3 植物修復技術

植物修復技術是利用植物吸收、吸取、分解、轉化、固定土壤中的鎘元素，其中，植物提取修復鎘污染農田土壤的方案最為廣泛（超累積植物）。目前已經發現了500多種超累積植物，有較多的十字花科，對鎘吸收較好的包括十字花科、禾本科植被。我國的超累積植物主要有蒲公英、東南景天、中油雜1號等等，還有很多觀賞植物、木本植物也是土壤修復的超累積植物。超累積植物可以起到抗氧化、隔離、螯合作用。隔離是避免鎘進入人體的第一道防線，主要是借助超累積植物的離子交換、吸附、配位絡合作用，避免鎘金屬在細胞內擴散，從而是實現解毒作用。抗氧化劑可以抵抗不良影響，保護細胞免受氧化威脅。植物體內含有大量的有機酸、氨基酸、植物螯合鈦的、金屬硫蛋白等，可以和鎘離子發生螯合作用，降低原生質體中游離態重金屬濃度。

3.4 農業生態修復技術

農業生態修復技術主要是指農藝修復與生態修復。農藝修復主要通過改變耕作制度，選擇種植難以進入食物鏈的農作物品種，合理施用降低重金屬污染風險的化肥與有機肥，最終達到提高植物修復效率等目的。生態修復通過改變土壤pH、土壤養分、溫度與濕度等生態因子從何達到調控污染重金屬的目的。該技術成熟，但修復周期較長。

3.5 聯合修復技術

當前主要的聯合修復技術主要包括物理化學聯合修復技術、生物聯合修復技術和物理化學與生物聯合修復技術。化學淋洗與深層固定是典型的物理化學聯合修復技術。通過研究發現，鉛鋅污染水稻土壤經化學試劑淋洗后，固定劑（FeCl3）能夠將重金屬有效固定于深層土壤。黃細花等采用套種與化學淋洗聯合修復的方式對土壤中鎘、鋅和鉛的去除率進行研究后發現，淋洗加套種的修復模式能夠有效解決土壤中的重金屬污染問題。

結束語

土壤重金屬污染危害范圍極廣，涉及人體健康、食物質量、糧食生產、區域可持續發展以及生態安全等方方面面。因此，預防、控制及修復重金屬污染土壤迫在眉睫。在土壤修復技術的研究上，我國起步較晚，但也取得了較為顯著的成績。

參考文獻

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